電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法及利用此分束器的分束方法
2023-06-08 17:31:41
專利名稱：電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法及利用此分束器的分束方法
技術領域：
本發明涉及非線光學領域，尤其涉及非線光學中的二次電光效應與光學分束技術 領域。
背景技術：
光學分束器是一種把輸入光分成一維或二維陣列輸出光束或光斑的光學器件，其 在光計算、光纖通信、光碟存儲、光電技術、光學圖象處理及精密測量等現代科技的許多領 域中廣泛應用。傳統的光學分束器利用光波經過不同折射率的介質時會發生反射和折射的性質 製作而成。這種分束器的缺點是一次只能分出兩束出射光波。要想得到幾十束出射光波， 則需要進行多次分光，因此這種分束器的體積較大、能量損耗多、均勻性差、調試困難，並且 不能對分束與否進行簡單的控制。雙折射光學分束器是利用光學材料的雙折射性質製作而成的一種分束器，根據雙 折射晶體的雙折射特性，當一束光入射到雙折射晶體表面時，它的兩個相互正交的偏振分 量將以不同的折射規律折射。雙折射光學分束器正是利用了不同偏振狀態的光波經過介質 時因折射率不同而產生的分光效應把入射光分開，利用雙折射效應人們已經製作了握拉斯 頓稜鏡、菲涅耳稜鏡等偏振分光稜鏡，並在實際中廣泛應用。但這種偏振分束器二次只能把 入射光分為兩束，且具有偏振性，不能實現多路同時輸出和分束與否的簡單控制。二元光學分束器是一種純相位衍射的光學分束器，它基於光波的衍射理論，利用 計算機輔助設計，並用超大規模電路製造工藝，在片基上刻蝕產生兩個或多個臺階深度的 浮雕結構，形成純相位、同軸再現、具有極高衍射效率的一類衍射光學元件。它能夠將一束 入射的雷射束轉換成強度均勻的光束列陣，還具有多重成像、光互連、光耦合以及光束複合 等功能。目前，人們提出了二元光學分束器的各種結構與算法，如以求解非線性方程組的 方法設計的Dammarm體全息圖、以模擬退火等非線性優化算法設計的相息體全息圖、基於 Talbot自成像效應的Talbot分束體全息圖以及基於菲涅爾波帶片近軸衍射理論的位相型 菲涅爾透鏡陣列等。根據實際應用中的分束要求，可以選擇各種二元光學分束器的設計方 法。在計算機技術迅速發展的今天，設計不同用途的二元光學分束器已不成困難，關鍵在於 二元光學分束器的工藝製作，這種分束器在實際應用中受到加工工藝還不成熟的限制，其 成本較高，並且一旦分束器製作完成，其分束情況也就確定了下來，不能通過外界條件的 改變對分束情況加以控制。光纖耦合器也是一種分光裝置，它將光信號從一條光纖中分至多條光纖中，在以 太無源光網絡(EPON)中起舉足輕重的作用。光纖耦合器主要分為兩種熔融拉錐型和平面 波導型。熔融拉錐型分束器製作方法簡單，成本較低，技術成熟，但在高分路比下體積較大， 性能處於劣勢；平面波導型分束器是採用光刻技術，在介質或半導體基板上形成光波導，實 現分支分配功能，它體積小，性能穩定，但製作設備較為昂貴，技術門檻較高。對於光纖耦合器來說，無論是熔融拉錐型和平面波導型都不能通過外界條件的改變控制其分束與否。
發明內容
本發明為了解決現有的光學分束技術均不能通過改變外界條件而控制分束情況 的問題，提出一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法及利用此分束器的分束方法。電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，具體過程如下步驟一、具有相干性的第一光束2和第二光束3成夾角a入射至二次電光效應材 料7的中心位置，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋；步驟二、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第一幅體全息圖；步驟三、保持第一光束2相對於二次電光效應材料7的方向和入射點不變，在入射 平面內改變第二光束3的入射方向，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹 涉條紋；步驟四、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第二幅體全息圖；步驟五、返回執行步驟三，直到完成記錄η幅體全息圖，記錄完η幅體全息圖的二 次電光效應材料7即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10，所述η為入射 光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器後分束的數目減1。利用上述製作方法獲得的電控二次電光效應布拉格衍射的分束器實現分束的方 法的具體過程如下入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與第一光 束2同波長、同偏振方向、同入射角度、同入射位置，在入射平面內的電控二次電光效應布 拉格衍射分束器10的兩側外加電壓V ；當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器10記錄的體全息圖作 為折射率光柵，入射光束被分成η+1束出射光，所述η+1束出射光包括1束透射光和η束衍 射光束，所述η束衍射光束的衍射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器10時所 有第二光束3的出射方向。本發明還提供另一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，具體過程 如下步驟一一、m束具有相干性的光束入射至二次電光效應材料7的中心位置，在二次 電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋，所述m束具有相干性的光束在同一 入射平面內並且不重合；步驟二二、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄下體全息圖，記錄了體 全息圖的二次電光效應材料7即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10。利用上述製作方法獲得的電控二次電光效應布拉格衍射的分束器實現分束的方 法的具體過程如下入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與m束具有 相干性的光束中的任何一束光束的波長、偏振方向、入射角度以及入射位置均相同，在入射 平面內的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩側外加電壓V ；
當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器10記錄的體全息圖作 為折射率光柵，入射光束被分成m束出射光，所述m束出射光包括1束透射光和m-1束衍射 光束，所述m束出射光束的出射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器10時所有 記錄光束的出射方向。採用本發明方法製作的分束器具有體積小、成本低、加工簡單、響應速度快(納秒 量級)的優點，這些優點使得其應用領域非常廣闊。本發明的電控二次電光效應布拉格衍射分束方法，利用電場對二次電光效應材料 10中體全息圖折射率的控制以及體全息圖的布拉格衍射，通過外加電場控制布拉格衍射的 有無，進而控制入射光的分束與否，從而可以實現入射光束的電場可控分束。
圖1為具體實施方式
一的的流程圖。圖2為具體實施方式
一中電控二次電光效應 布拉格衍射分束器製作方法的光路圖。圖3為具體實施方式
十中電控二次電光效應布拉格 衍射分束器製作方法的光路圖。圖4為利用電控二次電光效應布拉格衍射的分束器的分束 方法的原理圖。圖5和圖6為具體實施方式
十七的分光實驗結果圖；其中圖5為無外加電 壓的分光實驗結果圖，圖6為外加750V電壓的分光實驗結果圖。圖7和圖8為具體實施方 式十八的分光實驗結果圖；其中圖7為無外加電壓的分光實驗結果圖，圖8為外加750V電 壓的分光實驗結果圖。圖9和圖10具體實施方式
十九的分光實驗結果圖；其中圖9為無外 加電壓的分光實驗結果圖，圖10為外加750V電壓的分光實驗結果圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結合圖1和圖2說明本實施方式，一種電控二次電光效應布拉格 衍射分束器的製作方法，具體過程如下步驟一、具有相干性的第一光束2和第二光束3成夾角a入射至二次電光效應材 料7的中心位置，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋；步驟二、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第一幅體全息圖；步驟三、保持第一光束2相對於二次電光效應材料7的方向和入射點不變，在入射 平面內改變第二光束3的入射方向，在二次電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹 涉條紋；步驟四、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄第二幅體全息圖；步驟五、返回執行步驟三，直到完成記錄η幅體全息圖，記錄完η幅體全息圖的二 次電光效應材料7即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10，所述η為入射 光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器後分束的數目減1。η次入射第二光束3方向均不相同，在電控二次電光效應布拉格衍射分束器製作 過程中可以通過各全息圖的曝光時間來控制分束器在分束過程中各個出射光束的光強。在所有透明的光學材料中某些材料加上電場後，其折射率會發生變化，這種現象 稱為電光效應。電光效應分為兩種一種是一次電光效應，也稱線性電光效應或普克爾斯 (Pokels)效應，是指折射率的變化與電場成正比的一種電光效應。另一種是二次電光效應， 也稱為平方電光效應或克爾(Kerr)效應，是指折射率的變化與電場平方成正比的一種電 光效應。二次電光效應寫成公式為
^n =-nlgeff￡l (εν-\) E2其中，Δη為折射率的變化值，η0為未發生變化前的折射率，geff為二次電光係數， ε ^為真空中的介電係數，ε r為相對介電係數，E為晶體內的電場強度。本發明正是利用了其中的二次電光效應，通過外加電場對二次電光材料的折射率 進行控制，最終實現了電控分束器。二次光電效應材料7包括無機材料和有機材料，例如鉭鈮酸鉀鋰，鉭鈮酸鉀鈉為 無機二次光電效應材料，熱交聯聚氨酯為有機二次光電效應材料。當選定了二次電光效應 材料7後，二次電光效應材料7的光學性質即已確定，這時可以根據材料性質與分束要求對 其設計曝光時間，通過控制各體全息圖的曝光時間，達到需要的分束效果。
具體實施方式
二、本實施方式是對具體實施方式
一的進一步說明，步驟一中具有 相干性的第一光束2和第二光束3為同一束光經過分束後形成的兩束具有相干性的光束。
具體實施方式
三、本實施方式是對具體實施方式
二的進一步說明，步驟一中具有 相干性的第一光束2和第二光束3的獲得方法具體為雷射器1發出的光經過分束器4後 被分成兩束光，其中一束光經過第一反射鏡5的反射作為第一光束2入射至二次電光效應 材料7的中心位置，另一束光經過第二反射鏡6的反射作為第二光束3入射至二次電光效 應材料7的中心位置。
具體實施方式
四、本實施方式是對具體實施方式
一的進一步說明，步驟一中第一 光束2和第二光束3成一定夾角入射，所述夾角在10°至20°之間。
具體實施方式
五、本實施方式是對具體實施方式
三的進一步說明，步驟三中改變 第二光束3的入射方向的方法具體為改變第二反射鏡6的位置和角度，使得經過第二反射 鏡6反射的第二光束3入射方向改變。
具體實施方式
六、本實施方式是對具體實施方式
一、二或三的進一步說明，以製作 一個1束光入射分為5束光出射的電控二次電光效應布拉格衍射分束器為例說明第一光 束2的光強為50. 00毫瓦每平方釐米，第二光束3的光強為50. 00毫瓦每平方釐米，第一光 束2與第二光束3之間的夾角分別為-20° ,-IO0、10°和20°，二次電光效應材料7尺寸 為5. 00X 3. 00X 1. 50立方毫米。第一光束2與第二光束3之間的夾角正負規定順時針方向為正，逆時針方向為負。
具體實施方式
七、本實施方式是對具體實施方式
三的進一步說明，雷射器1為半 導體雷射器，半導體雷射器1的輸出波長為532. 0納米。
具體實施方式
八、本實施方式是對具體實施方式
六的進一步說明，第一光束2始 終垂直於二次電光效應材料7的5. 00毫米X 3. 00毫米的入射面入射至二次電光效應材料 7的中心。
具體實施方式
九、本實施方式是對具體實施方式
一、二、三、四、五、六、七和八的進 一步說明，二次電光效應材料7為摻雜錳的鉭鈮酸鉀鋰，錳離子濃度為100摩爾鉭鈮酸鉀鋰 分子中摻雜0. 5摩爾錳離子。
具體實施方式
十、結合圖3說明本實施方式，電控二次電光效應布拉格衍射分束 器的另一種製作方法，具體過程如下
步驟一一、m束具有相干性的光束入射至二次電光效應材料7的中心位置，在二次 電光效應材料7內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋，所述m束具有相干性的光束在同一 入射平面內並且不重合；步驟二二、利用光折變效應在二次電光效應材料7中記錄下體全息圖，記錄了體 全息圖的二次電光效應材料7即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10。
具體實施方式
十一、本實施方式是對具體實施方式
十的進一步說明，步驟一一中m 束具有相干性的光束彼此成一定夾角入射，所述夾角在10°至20°之間。
具體實施方式
十二、本實施方式是對具體實施方式
十或十一的進一步說明，二次 電光效應材料7為摻雜錳的鉭鈮酸鉀鋰，錳離子濃度為100摩爾鉭鈮酸鉀鋰分子中摻雜0. 5 摩爾錳離子。
具體實施方式
十三、本實施方式是對具體實施方式
十、十一和十二的進一步說明， 二次電光效應材料7尺寸為5. 00 X 3. 00 X 1. 50立方毫米；m束具有相干性的光束於二次電 光效應材料7的5. 00毫米X 3. 00毫米的入射面入射至二次電光效應材料7的中心，每相 鄰兩束光束之間的夾角均為10°，m束光束的光強均為40. 00毫瓦每平方釐米。
具體實施方式
十四、結合圖4說明本實施方式，利用電控二次電光效應布拉格衍 射分束器的分束方法的具體過程如下步驟A、根據分束的多少製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器10 ；步驟B、在步驟A獲得電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩端外加電壓V， 使得入射光束經過分束器後衍射出多束光。衍射後的各個出射光束的強度可以通過調整記錄體全息圖時的曝光時間、各記錄 光束的光強、外加電場大小加以控制。通過控制電控二次電光效應布拉格衍射分束器10兩側的外加電壓來控制入射光 的分束情況。如不需要分束，則不在電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩端施加電 壓，這時電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的折射率光柵不顯現，入射光直接透射過 電控二次電光效應布拉格衍射分束器10不會產生衍射。如需要進行分束，把加在電控二次 電光效應布拉格衍射分束器10的兩端的電壓調整到適當值，這時電控二次電光效應布拉 格衍射分束器10的折射率光柵被顯現，入射光就被衍射到在製作過程中，記錄折射率光柵 所用記錄光束的所有方向，實現分束。
具體實施方式
十五、本實施方式是對具體實施方式
十四的進一步說明，本實施方 式中的步驟A中，採用具體實施方式
一中的製作方法製作電控二次電光效應布拉格衍射分 束器10 ；獲得能夠分出n+1束光束的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10 ； 在步驟B中，在電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩端外加電壓V，使得入 射光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器10後衍射出多束光，具體過程為入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與第一光 束2同方向、同波長、同偏振方向、同入射角度、同入射位置，在入射平面內的電控二次電光 效應布拉格衍射分束器10的兩側外加電壓V ；當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器10記錄的體全息圖作 為折射率光柵，入射光束被分成n+1束出射光，所述n+1束出射光包括1束透射光和η束衍射光束，所述η束衍射光束的衍射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器10時所 有第二光束3的出射方向。
具體實施方式
十六、本實施方式是對具體實施方式
十四的進一步說明，本實施方 式在步驟A中，採用具體實施方式
十所述的製作方法製作電控二次電光效應布拉格衍射分 束器10 ；獲得能夠分出m錳束光束的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10 ；在步驟B中，在電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩端外加電壓V，使得入 射光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器10後衍射出多束光具體過程為入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與m束具有 相干性的光束中的任何一束光束的波長、偏振方向、入射角度以及入射位置均相同，在入射 平面內的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的兩側外加電壓V ；當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器10記錄的體全息圖作 為折射率光柵，入射光束被分成m束出射光，所述m束出射光包括1束透射光和m-1束衍射 光束，所述m束出射光束的出射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器10時所有 記錄光束的出射方向。
具體實施方式
十七、結合圖1、圖2、圖4、圖5和圖6說明本實施方式，本實施方式 是採用具體實施方式
一所述的製作方法製作能夠分出5束光束的電控二次電光效應布拉 格衍射分束器10的方法。本實施方式中採用的雷射器1是半導體雷射器，它輸出光的波 長為532. 0納米，第一光束2的光強為50. 00毫瓦每平方釐米，第二光束3的光強為50. 00 毫瓦每平方釐米，第一光束2與第二光束3偏振方向均在入射平面內。第一光束2與第二 光束3之間的角度分別為-20° (度)、_10° (度)、10° (度)、20° (度)。二次電光效 應材料7尺寸為5. 00X3. 00X1. 50立方毫米，第一光束2垂直入射二次電光效應材料7的 5. 00毫米X 3. 00毫米麵，3. 00毫米方向在入射平面內。二次電光效應材料7選用摻雜錳 的鉭鈮酸鉀鋰作為記錄介質，其中錳離子濃度為100摩爾鉭鈮酸鉀鋰分子中摻雜0. 5摩爾 錳離子。所述二次電光效應材料7被第一光束2和不同角度的第二光束3照射後，在二次 電光效應材料7內建立體全息圖，通過控制各個體全息圖的曝光時間最終達到各衍射光的 光強一致，且所有出射的5束光強度相等。記錄了體全息圖的二次電光效應材料7即為制 作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10。分束過程中用與第一光束2同波長、同 偏振方向、同入射角度、同入射位置的雷射束照射電控二次電光效應布拉格衍射分束器10。 這時可以通過外加電壓即可控制電控二次電光效應布拉格衍射分束器10的分束情況。當 不需要分束時，無外加電壓，這時只有一束透射光從分束器出射，如圖5所示。當需要分束 時，晶體3. 00毫米方向外加750伏特電壓，就有5束光從分束器出射，衍射光束與透射光束 之間的夾角分別為-20° (度)、_10° (度)、10° (度)、20° (度)。如圖6所示。
具體實施方式
十八、結合結合圖1、圖2、圖4、圖7和圖8說明本實施方式，本實 施方式與具體實施方式
十七的不同之處在於第一光束2與第二光束3之間的角度分別 為-20° (度)、10° (度)、20° (度)(順時針方向為正)。所述二次電光效應材料7被 第一光束2和不同角度的第二光束3照射後，在二次電光效應材料7內建立體全息圖，各對 應光束與透射光束之間的夾角分別為-20° (度)、0° (度)、10° (度)、20° (度)。當 不需要分束時，無外加電壓，這時只有一束透射光從分束器出射，如圖7所示。當需要分束時，晶體3. 00毫米方向外加750伏特電壓，就有5束光從分束器出射，衍射光束與透射光束 之間的夾角分別為-20° (度)、10° (度)、20° (度)。如圖8所示。
具體實施方式
十九、結合圖1、圖2、圖4、圖9和圖10說明本實施方式，本實施方 式是採用具體實施方式
十所述的製作方法製作能夠分出5束光束的電控二次電光效應布 拉格衍射分束器10的方法。本實施方式中採用的雷射器1是半導體雷射器，它輸出光的 波長為532. 0納米。入射光被分成5束具有相干性的光束於二次電光效應材料7的5. 00 毫米X3. 00毫米的入射面入射至二次電光效應材料7的中心，每相鄰兩束光束之間的夾 角均為10°，5束光束的光強均為40. 00毫瓦每平方釐米。二次電光效應材料7尺寸為 5. 00X3. 00X1. 50立方毫米，二次電光效應材料7選用摻雜錳的鉭鈮酸鉀鋰作為記錄介 質，其中錳離子濃度為100摩爾鉭鈮酸鉀鋰分子中摻雜0.5摩爾錳離子。所述二次電光效 應材料7被5束入射光照射後，在二次電光效應材料7內建立體全息圖，記錄了體全息圖 的二次電光效應材料7即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器10。分束過 程中入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器10上，入射光束與5束具有相干 性的光束中的任何一束光束的波長、偏振方向、入射角度以及入射位置相同。當不需要分束 時，無外加電壓，這時只有一束透射光從分束器出射，如圖9所示。當需要分束時，晶體3. 00 毫米方向外加750伏特電壓，就有5束光從分束器出射，衍射光束與透射光束之間的夾角分 別為-20° (度)、_10° (度)、10° (度)、20° (度)。如圖10所示。
權利要求
一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特徵在於具體過程如下步驟一、具有相干性的第一光束(2)和第二光束(3)成夾角a入射至二次電光效應材料(7)的中心位置，在二次電光效應材料(7)內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋；步驟二、利用光折變效應在二次電光效應材料(7)中記錄第一幅體全息圖；步驟三、保持第一光束(2)相對於二次電光效應材料(7)的方向和入射點不變，在入射平面內改變第二光束(3)的入射方向，在二次電光效應材料(7)內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋；步驟四、利用光折變效應在二次電光效應材料(7)中記錄第二幅體全息圖；步驟五、返回執行步驟三，直到完成記錄n幅體全息圖，記錄完n幅體全息圖的二次電光效應材料(7)即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)，所述n為入射光束經過電控二次電光效應布拉格衍射分束器後分束的數目減1。
2.根據權利要求1所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特 徵在於步驟一中具有相干性的第一光束(2)和第二光束(3)為同一束光經過分束後形成的 兩束具有相干性的光束。
3.根據權利要求2所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特 徵在於具有相干性的第一光束(2)和第二光束(3)具體獲得方法為雷射器(1)發出的一 束光經過分束器(4)後被分成兩束光，其中一束光經過第一反射鏡(5)的反射作為第一光 束(2)入射至二次電光效應材料(7)的中心位置，另一束光經過第二反射鏡(6)的反射作 為第二光束(3)入射至二次電光效應材料(7)的中心位置。
4.根據權利要求1所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特 徵在於步驟一中第一光束(2)和第二光束(3)夾角a在10°至20°之間。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方 法，其特徵在於二次電光效應材料(7)為摻雜錳的鉭鈮酸鉀鋰，錳離子濃度為100摩爾鉭鈮 酸鉀鋰分子中摻雜0. 5摩爾錳離子。
6.一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特徵在於具體過程如下 步驟一一、m束具有相干性的光束入射至二次電光效應材料(7)的中心位置，在二次電光效應材料(7)內部形成光強分布不均勻的幹涉條紋，所述m束具有相干性的光束在同一 入射平面內並且不重合；步驟二二、利用光折變效應在二次電光效應材料(7)中記錄下體全息圖，記錄了體全 息圖的二次電光效應材料(7)即為製作完成的電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)。
7.根據權利要求6所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法，其特 徵在於步驟一一中m束具有相干性的光束中的任意兩束光束之間的夾角都在10°至20° 之間。
8.根據權利要求6或7所述的一種電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法， 其特徵在於二次電光效應材料(7)為摻雜錳的鉭鈮酸鉀鋰，錳離子濃度為100摩爾鉭鈮酸 鉀鋰分子中摻雜0. 5摩爾錳離子。
9.利用權利要求1所述的製作方法獲得的電控二次電光效應布拉格衍射的分束器實 現分束的方法，其特徵在於具體過程如下入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)上，所述入射光束與第一光束(2)同方向、同波長、同偏振方向、同入射角度、同入射位置，在入射平面內的電控二次 電光效應布拉格衍射分束器(10)的兩側外加電壓V;當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)記錄的體全息圖作為 折射率光柵，入射光束被分成n+1束出射光，所述n+1束出射光包括1束透射光和η束衍射 光束，所述η束衍射光束的衍射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)時所 有第二光束(3)的出射方向。
10.利用權利要求6所述的製作方法獲得的電控二次電光效應布拉格衍射的分束器實 現分束的方法，其特徵在於具體過程如下入射光束入射至電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)上，入射光束與m束具有相 乾性的光束中的任何一束光束的波長、偏振方向、入射角度以及入射位置均相同，在入射平 面內的電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)的兩側外加電壓V;當所述電壓V = 0時，入射光束不被分束；當所述電壓V興0時，電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)記錄的體全息圖作為 折射率光柵，入射光束被分成m束出射光，所述m束出射光包括1束透射光和m-1束衍射光 束，所述m束出射光束的出射方向為製作電控二次電光效應布拉格衍射分束器(10)時所有 記錄光束的出射方向。
全文摘要
電控二次電光效應布拉格衍射分束器的製作方法及利用此分束器的分束方法，涉及非線光學中的二次電光效應與光學分束技術領域。解決了現有的光學分束技術均不能通過改變外界條件而控制分束情況的問題。製作方法一具體為陸續利用具有相干性的兩束光束在不同夾角時通過光折變效應在二次電光效應材料內記錄體全息圖，記錄過程中保持一束光束方向與位置不變。另一種製作方法，具體為m束具有相干性的光束彼此成一定夾角入射至二次電光效應材料的中心位置，利用光折變效應記錄下體全息圖。分束方法在分束器的兩端外加電壓V，通過電壓控制分束與否，使得入射光束經過分束器後可被分成多束光。本發明適用於分束情況需要改變和控制的分束領域。
文檔編號G03H1/04GK101943805SQ20101026438
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月27日 優先權日2010年8月27日
發明者周忠祥, 宮德維, 田 浩 申請人:哈爾濱工業大學